关中西部典型耕地和人工生态林地土壤微形态对比研究

论文摘要

通过对不同土地利用方式下土壤微形态特征的研究和对比,试图探明土壤微形态特征与土地利用方式之间的内在关系,探索土壤微形态对土地利用变化的响应。本文选择了关中西部地区的典型耕作土壤和人工生态林地土壤为研究对象,在野外调研观察的基础上,利用显微镜手段对这两种土地利用方式下土壤的典型微形态单元:包括土壤形成物、土壤粗颗粒矿物组合及特征、土壤孔隙、微垒结类型等,进行了详细观察和描述,并用SISC IAS V8.0金相图象分析软件对土壤微形态的有关参数进行了定量分析和数值模拟,对土壤微形态所包含的有关土地利用方面的信息进行了较深入地解译。同时,对土壤的粒度分布、pH值、磁化率、TOC等理化性质进行了测定,探讨了土壤微形态特征与理化性质间的耦合关系。通过对实验结果的综合分析,初步获得了下列认识:在相同自然环境下发育的耕地土壤和生态林地土壤具有不同的剖面构形,典型耕作土壤剖面为Ap1-Ap2-BC构型,人工生态林土壤剖面为O-A-BC构型。两种土壤的形成物种类基本一致,均主要由粘土形成物、次生方解石、无定形铁组成,但土壤形成物的空间分布和含量却有显著差别。耕地土壤与林地土壤相比,耕地土壤中淀积粘土的含量要高于生态林地,且在Ap2层的比例最高（30%-40%）,而生态林地的淀积粘土含量在BC层最高（20%-25%）。耕地的方解石主要以隐晶和微晶形式存在,常与粘土形成物等混杂在一起;生态林地中方解石以微晶、细晶、粗晶等多种形式存在,并多呈包膜、亚包膜以及团聚体等形态。耕地的铁染现象较生态林地的强烈,有较多铁的团聚体,粘土形成物等均被强烈铁染。耕地土壤和生态林地土壤相比,土壤粗颗粒的矿物组合基本一致,主要是由石英、长石等不易风化的原生矿物为主,少量角闪石和云母残斑。不同土地利用方式对土壤粗颗粒形态特征有较显著影响:生态林地粗颗粒的面积、周长、长度、宽度等参数值在不同发生层变化差异较小,变化幅度不大;而耕地在不同发生层粗颗粒各特征值变化差异显著。不同土地利用方式对土壤孔隙特征有一定影响:耕地主要以孔道-孔洞复合微垒结为主,孔隙形状复杂,孔隙壁粗糙;孔隙率在Ap1层最高（28.4%）,在Ap2层最低（17.4%）。而生态林地以孔洞微垒结为主,孔隙形态相对较为规则,孔隙壁较为光滑,孔隙率有随发生层向下而减小的趋势,在O层最高（23.7%）,BC层最低（21.2%）。土壤理化性质对土地利用方式有显著的响应。耕地的粘粒含量整体要高于生态林地,且在Ap2层含量最高（22.5%）;而生态林地的粘粒含量从O层到BC层逐渐增大,在BC层含量最高（22.3%）。耕地土壤pn值在整个剖面变化幅度较大,但总体呈现随深度增加而减小的趋势,生态林地土壤pH值则呈现随深度增加而增加的趋势。耕地的磁化率值在各深度的变化差异整体要大于生态林地的,并且Ap1层的平均磁化率值最高,变化差异也最大。生态林地总有机碳的含量整体要高于耕地的,两土壤剖面中总有机碳的含量均在表层最高,随发生层向下含量减小。土壤理化性质与土壤微形态特征有一定的耦合关系:土壤中粗颗粒微形态特征值与磁化率值呈一定正相关性,尤其在人工生态林地土壤剖面中,相关系数大多在0.5以上。粗颗粒微形态的特征值与粘粒呈现显著的负相关;与砂呈现显著的正相关;但与粉砂的相关性较弱。土壤中C/F10μm值与粘粒的含量呈显著负相关,与砂的含量呈显著正相关,且相关系数均在0.5以上;与粉砂的含量也有一定的负相关,但相关系数在-0.35以下,相关性远不及与前两者显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据和研究内容
• 1.1.1 选题依据
• 1.1.2 研究内容
• 1.2 土壤微形态研究历史和现状
• 1.2.1 土壤微形态学的出现与发展
• 1.2.2 土壤微形态观察技术发展
• 1.2.3 土壤微形态特征描述的发展
• 1.2.4 土壤微形态的应用
• 1.3 技术路线
• 第2章 区域概况与研究材料
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究剖面选择
• 第3章 实验方法
• 3.1 野外采样
• 3.2 土壤微形态研究方法
• 3.2.1 土壤薄片制备
• 3.2.2 土壤薄片微形态特征的观察与图像的采集
• 3.2.3 土壤微形态定量分析
• 3.3 土壤理化性质测量方法
• 3.3.1 粒度测定方法
• 3.3.2 土壤pH值的测定方法
• 3.3.3 磁化率测定方法
• 3.3.4 总有机碳（TOC）含量测定
• 第4章 实验结果与分析
• 4.1 土壤剖面构型与描述
• 4.2 土壤微形态特征
• 4.2.1 典型农业耕作（YSM）土壤剖面微形态特征
• 4.2.2 典型人工生态林地（YSL）土壤剖面微形态特征
• 4.3 土壤理化性质
• 4.3.1 土壤质地
• 4.3.2 土壤pH特征
• 4.3.3 土壤磁化率特征
• 4.3.4 土壤TOC特征
• 第5章 讨论
• 5.1 土地利用对土壤微形态的影响分析
• 5.1.1 土地利用与土壤形成物
• 5.1.2 土地利用与土壤粗颗粒
• 5.1.3 土地利用与土壤孔隙特征
• 5.2 土地利用对土壤理化性质的影响
• 5.2.1 土地利用与土壤粒度
• 5.2.2 土地利用与土壤pH值
• 5.2.3 土地利用与土壤磁化率
• 5.2.4 土地利用与土壤TOC
• 5.3 土壤微形态与土壤理化性质的耦合分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附图:微形态照片
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果